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目录05 | Flutter 是如何运行在原生系统上的
计数器示例工程
工程结构
我们看看 Flutter 工程目录结构,了解 Flutter 工程与原生 Android 和 iOS 工程之间的关系,以及这些关系是如何确保一个 Flutter 程序可以最终运行在 Android 和 iOS 系统上的。
可以看到,除了 Flutter 本身的代码、资源、依赖和配置之外,Flutter 工程还包含了 Android 和 iOS 的工程目录。
这也不难理解,因为 Flutter 虽然是跨平台开发方案,但却需要一个容器最终运行到 Android 和 iOS 平台上,所以 Flutter 工程实际上就是一个同时内嵌了 Android 和 iOS 原生子工程的父工程:我们在 lib 目录下进行 Flutter 代码的开发,而某些特殊场景下的原生功能,则在对应的 Android 和 iOS 工程中提供相应的代码实现,供对应的 Flutter 代码引用。
Flutter 会将相关的依赖和构建产物注入这两个子工程,最终集成到各自的项目中。而我们开发的 Flutter 代码,最终则会以原生工程的形式运行。
工程代码
Flutter 自带的应用模板,也就是这个计数器示例,对初学者来说是一个极好的入门范例。在这个简单示例中,从基础的组件、布局到手势的监听,再到状态的改变,Flutter 最核心的思想在这几十行代码中展现得淋漓尽致。
其分为两部分:
- 第一部分是应用入口、应用结构以及页面结构,可以帮助你理解构建 Flutter 程序的基本结构和套路
- 第二部分则是页面布局、交互逻辑及状态管理,能够帮你理解 Flutter 页面是如何构建、响应交互,以及如何更新的
应用的整体结构
首先,我们来看看第一部分的代码,也就是应用的整体结构:
import 'package:flutter/material.dart';
void main() => runApp(const MyApp());
class MyApp extends StatelessWidget {
const MyApp({super.key});
@override
Widget build(BuildContext context) => const MaterialApp(home: MyHomePage(title: 'Flutter 首页'));
}
class MyHomePage extends StatefulWidget {
const MyHomePage({super.key, required this.title});
final String title;
@override
State<MyHomePage> createState() => _MyHomePageState();
}
class _MyHomePageState extends State<MyHomePage> {...}
MyApp
在本例中,Flutter 应用为 MyApp 类的一个实例,而 MyApp 类继承自 StatelessWidget 类,这也就意味着应用本身也是一个 Widget。事实上,在 Flutter 中,Widget 是整个视图描述的基础,在 Flutter 的世界里,包括应用、视图、视图控制器、布局等在内的概念,都建立在 Widget 之上,Flutter 的核心设计思想便是一切皆 Widget。
Widget 是组件视觉效果的封装,是 UI 界面的载体,因此我们还需要为它提供一个方法,来告诉 Flutter 框架如何构建 UI 界面,这个方法就是 build。
在 build 方法中,我们通常通过对基础 Widget 进行相应的 UI 配置,或是组合各类基础 Widget 的方式进行 UI 的定制化。比如在 MyApp 中,我通过 MaterialApp 这个 Flutter App 框架设置了应用首页。当然,MaterialApp 也是一个 Widget。
MaterialApp 类是对构建 material 设计风格应用的组件封装框架,里面还有很多可配置的属性,比如应用主题、应用名称、语言标识符、组件路由等。
MyHomePage
MyHomePage 是应用的首页,继承自 StatefulWidget 类。这代表着它是一个有状态的 Widget(Stateful Widget),而 _MyHomePageState
就是它的状态。
虽然 MyHomePage 类也是 Widget,但与 MyApp 类不同的是,它并没有一个 build 方法去返回 Widget,而是多了一个 createState 方法返回 _MyHomePageState
对象,而 build 方法则包含在这个 _MyHomePageState
类当中。
那么,StatefulWidget 与 StatelessWidget 的接口设计,为什么会有这样的区别呢?
这是因为 Widget 需要依据数据才能完成构建,而对于 StatefulWidget 来说,其依赖的数据在 Widget 生命周期中可能会频繁地发生变化。由 State 创建 Widget,以数据驱动视图更新,而不是直接操作 UI 更新视觉属性,代码表达可以更精炼,逻辑也可以更清晰。
页面布局及交互逻辑
在了解了示例程序的整体结构以后,我们再来看看这个示例代码的第二部分,也就是页面布局及交互逻辑部分。
class _MyHomePageState extends State<MyHomePage> {
int _counter = 0;
void _incrementCounter() => setState(() => _counter++);
@override
Widget build(BuildContext context) => Scaffold(
appBar: AppBar(title: Text(widget.title)), // widget 代表的就是泛型 MyHomePage
body: Text('你已经点击按钮 $_counter 次'),
floatingActionButton: FloatingActionButton(onPressed: _incrementCounter));
}
Scaffold
_MyHomePageState
中创建的 Scaffold,是 Material 库中提供的页面布局结构,它包含 AppBar、Body,以及 FloatingActionButton。
- AppBar 是页面的导航栏,我们直接将 MyHomePage 中的 title 属性作为标题使用
- body 是一个 Text 组件,显示了一个根据
_counter
属性可变的文本 - floatingActionButton 是页面右下角的悬浮按钮。我们将
_incrementCounter
作为其点击处理函数
setState
_incrementCounter
的实现很简单,使用 setState 方法去自增状态属性 _counter
。setState 方法是 Flutter 以数据驱动视图更新的关键函数,它会通知 Flutter 框架:我这儿有状态发生了改变,赶紧给我刷新界面吧。而 Flutter 框架收到通知后,会执行 Widget 的 build 方法,根据新的状态重新构建界面。
这里需要注意的是:状态的更改一定要配合使用 setState。通过这个方法的调用,Flutter 会在底层标记 Widget 的状态,随后触发重建。对于上面的示例而言,即使你修改了 _counter
,如果不调用 setState,Flutter 框架也不会感知到状态的变化,因此界面上也不会有任何改变。
代码流程示意图
MyApp 为 Flutter 应用的运行实例,通过在 main 函数中调用 runApp 函数实现程序的入口。而应用的首页则为 MyHomePage,一个拥有 _MyHomePageState
状态的 StatefulWidget。_MyHomePageState
通过调用 build 方法,以相应的数据配置完成了包括导航栏、文本及按钮的页面视图的创建。
而当按钮被点击之后,其关联的控件函数 _incrementCounter
会触发调用。在这个函数中,通过调用 setState 方法,更新 _counter
属性的同时,也会通知 Flutter 框架其状态发生变化。随后,Flutter 会重新调用 build 方法,以新的数据配置重新构建 _MyHomePageState
的 UI,最终完成页面的重新渲染。
Widget 只是视图的“配置信息”,是数据的映射,是“只读”的。对于 StatefulWidget 而言,当数据改变的时候,我们需要重新创建 Widget 去更新界面,这也就意味着 Widget 的创建销毁会非常频繁。
为此,Flutter 对这个机制做了优化,其框架内部会通过一个中间层去收敛上层 UI 配置对底层真实渲染的改动,从而最大程度降低对真实渲染视图的修改,提高渲染效率,而不是上层 UI 配置变了就需要销毁整个渲染视图树重建。
这样一来,Widget 仅是一个轻量级的数据配置存储结构,它的重新创建速度非常快,所以我们可以放心地重新构建任何需要更新的视图,而无需分别修改各个子 Widget 的特定样式。
总结
首先,我们通过 Flutter 标准模板创建了计数器示例,并分析了 Flutter 的项目结构,以及 Flutter 工程与原生 Android、iOS 工程的联系,知道了 Flutter 代码是怎么运行在原生系统上的。
然后,我带你学习了示例项目代码,了解了 Flutter 应用结构及页面结构,并认识了构建 Flutter 的基础,也就是 Widget,以及状态管理机制,知道了 Flutter 页面是如何构建的,StatelessWidget 与 StatefulWidget 的区别,以及如何通过 State 的成员函数 setState 以数据驱动的方式更新状态,从而更新页面。
有原生 Android 和 iOS 框架开发经验的同学,可能更习惯命令式的 UI 编程风格:手动创建 UI 组件,在需要更改 UI 时调用其方法修改视觉属性。而 Flutter 采用声明式 UI 设计,我们只需要描述当前的 UI 状态(即 State)即可,不同 UI 状态的视觉变更由 Flutter 在底层完成。
虽然命令式的 UI 编程风格更直观,但声明式 UI 编程方式的好处是,可以让我们把复杂的视图操作细节交给框架去完成,这样一来不仅可以提高我们的效率,也可以让我们专注于整个应用和页面的结构和功能。
2022-12-3
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